中频无芯感应熔炼炉熔化温度模拟及集肤效应研究

"中频无芯感应熔炼炉的熔化过程温度特性的数值模拟是本文的重点，该研究探讨了感应加热在金属熔炼中的应用，尤其是对于温度分布和相界面移动的影响。研究者建立了数学模型，并运用数值方法来计算不同时间点金属炉料的温度分布。他们特别关注了感应加热作为传热方程内的热源，以及感应电流的集肤效应对计算结果的显著作用。通过模拟，他们揭示了由于集肤效应，钢材首先从炉内表面开始熔化，逐渐向炉心推进的过程。此外，文中也简述了感应熔炼炉的工作原理，即电磁感应和电流热效应，同时列出了计算过程中的简化假设，包括忽略自然对流、假设钢的密度和热性能在相变前后不变等。" 文章介绍了感应熔炼炉的工作机制，这是一种利用电磁感应产生的电流加热金属炉料至熔化的设备。在这个过程中，传热过程非常复杂，涉及到固态、液态金属以及相变界面的温度分布。为了解决这一难题，研究人员采用了数值模拟的方法，通过建立数学模型，以时间和温度为变量，来分析熔化过程中的温度变化。在无相变阶段使用固定步长法，而在相变过程中则采用变时间步长法。 研究中特别提到了感应电流的集肤效应，这是一个关键因素，它导致热量主要集中在金属炉料的表层，从而使得熔化首先从表面开始，逐步向内扩展。这一发现对于理解和优化感应熔炼炉的工艺控制具有重要意义，因为理解这种现象有助于提高熔炼效率和产品质量。 此外，研究还概述了计算过程中的简化条件，如忽略对流、假设钢的物理性质恒定等，这些都是为了使问题简化，便于数值计算。尽管这些假设可能在实际情况中并不完全适用，但它们提供了一个基础框架，可以在此基础上进一步精细化研究。 这篇论文深入研究了中频无芯感应熔炼炉的温度特性，为理解和改进熔炼过程提供了理论支持。通过数值模拟，研究人员揭示了感应加热和集肤效应如何影响熔化过程，这对提升感应熔炼炉的设计和操作具有实际应用价值。